Exercícios: Previsão do sentido de evolução do sistema

Quando se calcula a expressão da constante de equilíbrio com as concentrações num instante qualquer — e não necessariamente no equilíbrio —, o valor obtido chama-se quociente da reação, $Q$.

1. a) Considera o sistema $\text{A} \rightleftharpoons \text{B}$. Num certo instante, a concentração de A está acima do seu valor de equilíbrio e a concentração de B está abaixo. Indica, justificando, em que sentido o sistema evolui até atingir o equilíbrio.
2. b) Completa as frases: o sistema está em equilíbrio quando $Q$ é __ a $K_c$; se $Q$ for _ do que $K_c$, o sistema evolui no sentido direto; se $Q$ for ___ do que $K_c$, evolui no sentido inverso.

Para a reação $2\ \text{SO}_2 + \text{O}_2 \rightleftharpoons 2\ \text{SO}_3$, $K_c = 4,0$ a certa temperatura. Num instante mediram-se as concentrações $[\text{SO}_2] = 0,40\ \text{mol/dm}^3$, $[\text{O}_2] = 0,20\ \text{mol/dm}^3$ e $[\text{SO}_3] = 0,80\ \text{mol/dm}^3$.

1. a) Calcula o quociente da reação, $Q$, nesse instante.
2. b) Compara $Q$ com $K_c$ e indica se o sistema está em equilíbrio.
3. c) Se não estiver, indica em que sentido evolui e descreve o que acontece, durante essa evolução, às concentrações de $\text{SO}_3$ e de $\text{SO}_2$.

A decomposição do pentacloreto de fósforo, $\text{PCl}_5\ \text{(g)} \rightleftharpoons \text{PCl}_3\ \text{(g)} + \text{Cl}_2\ \text{(g)}$, tem $K_c = 0,050$ a $250\ ^{\circ}\text{C}$. Num certo instante, as concentrações das três espécies são as representadas na figura.

1. a) Lê na figura a concentração de cada espécie nesse instante.
2. b) Calcula $Q$ com esses valores e compara-o com $K_c$.
3. c) Indica em que sentido o sistema evolui e prevê o que acontece à altura de cada barra quando o equilíbrio for atingido: se aumenta ou se diminui.

Num recipiente fechado ocorre a reação $\text{H}_2 + \text{I}_2 \rightleftharpoons 2\ \text{HI}$, com $K_c = 50$ à temperatura da experiência. Em três instantes mediram-se as concentrações registadas na tabela.

Instante	[H₂] (mol/dm³)	[I₂] (mol/dm³)	[HI] (mol/dm³)
$t_1$	0,10	0,10	0,50
$t_2$	0,10	0,20	1,00
$t_3$	0,20	0,10	1,50

1. a) Calcula o valor de $Q$ em cada um dos três instantes.
2. b) Indica, para cada instante, se o sistema está em equilíbrio ou, caso contrário, em que sentido evolui.
3. c) Explica por que razão a condição $Q = K_c$ corresponde ao estado de equilíbrio.